La Fabrique des plantes, tome 2 - Extrait

YoanCoudert•LouiseJoor

Tome2

Baladeaujardin

©2023PourpenserEditions www.pourpenser.fr

Textes:YoanCoudert

Illustrations:LouiseJoor

Maquette:YoanCoudert-AthenaLecoussis

Correction:SophieLoubier

Toutereproduction,mêmepartielle,decetouvrageestinterditesans autorisationdel’éditeur.Loin°49-956du16juillet1949surlespublications destinéesàlajeunesse.

Dépôtlégal:septembre2023

ISBN:978-2-37176-144-5

ImpriméparIGOenVendée(85)

MerciàMarianneProvendier etMarieMonniauxpour leurrelectureattentiveetleurs commentairesbienveillants.

Jedédiecelivreàmesparentspour m’avoirtoujourssoutenuetlaissé fairecequej’aimais,mêmesijecrois quecelalesaparfoisdépassés...

YoanCoudert

Quevoussoyezpassionnésdesciencesoudejardinage, amoureuxdesplantesoutoutsimplementdésireuxd’en apprendreplussurcesorganismesvivants,jesuisravide vousretrouverpourcedeuxièmetomede LaFabriquedes plantes.Samara,jesuiségalementtrèscontentquetusois là,avecnous,pourpoursuivreladécouvertedesplantesde notrejardin.

Lepremiertomenousapermisdeprésenterquelques élémentsfondamentauxdeleurdéveloppement,à commencerparleursorganes:tiges,feuilles,racines, fleurs,fruits,sporesouencoregraines.

Etn'oublionspaslespointsvégétatifs...

Tuasraison.Les«méristèmes»,commeonlesappelle également,ontunrôleessentielpuisqu’ilssontàl’origine detouslesorganes.Ilspermettentdeconstruirelaplante toutaulongdesavieetreprésententenquelquesorteles architectescachésdesvégétaux.

Nousavonsaussiabordédesconceptsclésenbiologiequi s’étendentd’ailleursàtouslesêtresvivants:lacellule, l’ADN,lesgènes,lesprotéines,etc.Etenfin,cequime tientleplusàcœur,nousavonsutiliséladémarche scientifiqueetl’approcheexpérimentalequilacaractérise pourtenterdepercercertainssecretsdesplantes.

C'étaittropchouettelesexpériences,onvaenrefaire? C'estparti,suivez-moi...

Biensûr!Lesexpériencessontessentiellessil’onveut dépasserlasimpleobservationettesterdeshypothèsesde façonrigoureuse.Danscelivre,nousallonstouràtour nousarrêtersurlesplantesquipoussentautourdenous etmettreenlumièreleurfonctionnement.Nousnous intéresseronsnotammentauxépinesdescitronniers,aux racinesdelaluzerne,àl’iridescencedesfruitsdu laurier-tinetdela«fleurd’uneheure»,auxpoilsdela dionéeattrape-mouche,auxfruitstrèsgrasd’unpalmier etmêmeausexedesconcombresetdesmelons…Nous parleronsaussid’évolutionpourcomprendrecommentle maïsestdevenulaplantequenousmangeonset,enfin, nousremonteronsletempspourdécouvriràquoi ressemblaientlestoutespremièresfleursapparuessur Terreilyaplusieurscentainesdemillionsd’années!Tues prête?

sommaire

1. Çavapiquer! (p.8)

2. Desracines quipoussent versleciel (p.21)

3. Latoutepremière feur (p.29)

4. Dugras pourbriller etappâter lesoiseaux (p.38)

7. Ungaz déterminelesexe duconcombre (p.73)

5. Tusaisqueles rayuresçaattire… lesbourdons? (p.44)

6. L’ancêtredumaïs… (p.56)

8. Uneplantecarnivorecompte avecsespoils (p.83)

9. Unpalmierdétruit lesforêtstropicales (p.92)

Çavapiquer!

Samara,autantteprévenirtoutdesuite,labaladedans notrejardinnevapasmanquerdepiquant!

Pourtoicertainementpas,maispourlaplante,çaal’air d’êtreunebonnestratégiepourralentirlesgourmandeset lesgourmands,etéviterdesefairemanger…D’ailleurs,il yapleindetypesd’épineschezlesplantes.

Maisquelleidée d'avoirautant d'épines,cen'est quandmêmepas trèspratique pourattraper lesfruits.

Pourmoi,iln'yaqu'unesorted'épines:cellesquipiquent!

D’unpointdevuebotanique,c’estunpeuplussubtil.Les épinessontsouventdespartiesdelaplantequipoussent trèspeupourdevenirpointuesetdures.

Parexemple,chezdesplantesdesrégionssèches,comme chezdenombreuxcactus,lesépinessontenfaitdes feuillestransforméespourréduirelasurfacedecontact avecl’airetlimiterlaperted’eau.

Dansd’autrescas,lesépinesseformentàlabasedes feuilles.Onappellecetendroitl’«aisselle»,commechez leshumains.

Ontrouvedetellesépineschezdenombreusesplanteset notammentlesagrumes,commelecitrange.

Lecitrange,c'estuneplantequiproduitdescitronsetdes orangesenmêmetemps?

Presque!Lecitrangeestnéducroisemententreunoranger etlebiennommécitronnierépineux.Depuislongtemps, leshumainsaimentcroiserensemblelesplantespour mélangerleursatouts.Pourfairesimple,onprenddeux plantesquin’étaientpasfaitespourserencontrereton forcelanatureenfaisantsetoucherlesétaminesdel’un aveclepistildel’autre…

Maisonnepeutjamaistotalementprévoircequeva donnerl’union.Pourlecitrange,lerésultatn’apasétéàla hauteurdesattentespuisquelesfruitssontamersetla plante,bienquetrèsjolieàmongoût,estpleined’épines!

Quoiqu’ilensoit,cetagrumeaététrèsutileàl’équipe d’unescientifiquedel’universitédeYaleauxÉtats-Unis. Elles’enestserviepourcomprendrelemécanismeà l’originedesépines.Elleaaussiutilisépourses expérienceslecitronnier«lime»connupourdonnerdes citronsverts.

D’abord,lesbiologistesontcomparédeuxcitronniers «lime»identiquesentouspoints,àundétailprès:l’un estpleind’épinesalorsquel’autrelesaperdues.

Tuparlesd'undétail!Etcommenta-t-ilperdusesépines?

C’estjustementcequ’ils ontvoulucomprendre. Leurpremièrehypothèse étaitquelesgènes impliquésdansla formationdesépines ontdisparuchezle citronniersansépines. Cependant,leurs analysesontrévéléque l’ADNdesdeux citronniersesttrès similaireetqu’ilsontle mêmenombredegènes.

Gènes,ADN...

Peux-tumerappeler cequec'ests'ilteplaît?

L’ADN,raccourcipour«acidedésoxyribonucléique»,peut êtrevucommeungrandlivrederecettesqu’ontrouve danschaquecelluledesplantes*.Chaquerecettes’appelle un«gène»enlangagescientifiqueetcorrespondàla formulepourfabriquerundesélémentsquivaconstituer laplante.

larecette desépinesest inconnuedes scientifques.

Maissilenombredegènesdesdeuxcitronniersestidentique, pourquoil'und'euxn'est-ilpluscapabledefairedesépines?

Jeteretournelaquestion.Pourrais-tuenvisageruneautre hypothèsepourexpliquerleurdifférence?

Peut-êtrequela « recette » desépinesn'estpluslisiblechezle citronnierquin'enfabriqueplus?

Çamesembleêtreunebonneidée!Etc’estlaseconde hypothèsequelesbiologistesontvoulutester.Restedonc àsavoirquelleestlarecetteenquestion,enfinlegène…

*Voiraussi LaFabriquedesplantes,Tome1.

Pourl’identifier,ilsontutiliséunetechniqueappelée «transcriptomique».

DésoléSamara…C’estvraiquecemotestunpeulong, maisl’importantestsurtoutdecomprendreàquoiçasert.

Commetulesais,legrandlivredel’ADNestprésent partoutdanslaplante.Cependant,seulescertainespages sontluesoùetquandcelaestnécessaire.Autrementdit, seulslesgènesquisontutilesàuncertainendroitetun momentdonnévontêtreactivés.Ehbien,latechniqueen questionpermetd’identifierl’ensembledesgènesactifset demesurerleurniveaud’activité,c’est-à-diredesavoir combiendefoisilsontétélus.

Pourprendreuneautreanalogieculinaire,c’estunpeu commesionsetrouvaitdanslescuisinesd’unrestaurant etqu’onpouvait,enuncoupd’œil,connaîtrequelles recettessontpréparéesetenquellequantité.

Jevois!Çapermetdesavoirsionestendébutdeserviceen traindepréparerdesamuse-bouchesou,àl'inverse,plutôten findeserviceàconfectionnerdesdesserts.

Decettefaçon,enanalysantl’aisselledesfeuilleschezles deuxcitronniers,ilsontainsipuidentifier363gènesqui étaientmoinsactifs,voirecomplètementéteints,chez celuisansépines.

Citronnier épineux

denombreuxgènes (lesfameusesrecettes) sontactifsàl’aisselle desfeuilles,làoù seformentlesépines.

Citronnier sansépines

l'étudedesgènesdans l’aisselledesfeuilles amontréqueplusieurs centainesd’entreeux sontpeuoupasactifs (lesrecettesnesont pasfabriquées).

363recettesdifférentesquipourraientexpliquerpourquoiles épinesontdisparu!Maiscommentont-ilsfaitpoursavoir laquelleétaitbonne?

Enlisant!Au-delàdelamiseenœuvred’expériences,lire lesarticlesécritsparnospairsetpubliésdansdesrevues spécialiséesestuneautreactivitéessentielledenotre métierdechercheur.

Poursavoirsiles363gènesrévélésparleurexpérience étaientconnusparailleurs,lesbiologistesontépluchéla «littérature»scientifique,c’est-à-direlesarticles disponiblesdansdesbasesdedonnéesinternationales.Ils ontainsimontréquel’undesgènesidentifiéschezle citronnierétaitsimilaireàungènedéjàétudiéchez l’arabettedesdames,lafameuseplantemodèle*.

*Voir LaFabriquedesplantes,Tome1.

Eneffet!Chezl’arabette,cegènecontrôlelacroissance desbourgeons.

Maisjenevoispaslerapport!

Jetedisaistoutàl’heurequelesépinessedéveloppentà l’aisselledesfeuilleschezlecitronnier.Àcetendroit,chez laplupartdesplantes,dontl’arabette,ontrouveunpetit bourgeonquipeutgrandiretformerunebrancheavecdes feuilles.

Arabette desdames

Lesbiologistesontdoncémisl’hypothèsequelegènedu citronnierpourraitavoirunrôledanslaformationdes épinespuisqu’ilestactifaumêmeendroitqueceluide l’arabette.Ilsontdécidédel’appeler«TI»etdel’étudier plusendétail.

TI?Vousêtesforts lesscientifiquespour donnerdesnoms bizarresauxchoses quandmême...

Bon,cen’estpastrès glamour,jete l’accorde…maisje vaist’expliquer!«TI»

sontlesinitialesen anglaisde« Thorn Identity»,cequiveut direlittéralement «identitédesépines».

Recettede «l’identitédesépines»

Etdonc,ilsertàquoiTIchezlecitronnier?

Pourrépondreàcettequestion,lesscientifiquesontutilisé des«ciseauxmoléculaires».

Maisc'estquoiencorecetruc?

C’estunoutilissud’unedécouvertetrèsrécentepour laquelledeuxchercheusesontobtenuleprestigieuxprix Nobel.Aveccetoutil,onpeutdécouperavecprécision l’ADNetenleverdesgènes,celapermetdevoircequise passeenleurabsence.

Commesiondécoupaitunepagedulivrederecettes?

Exactement!Lesbiologistesontdoncfaitcetteexpérience dansleurlaboratoire:ilsontretiréTIavecleursciseaux moléculaires.

Expériencepourdéterminer lafonctiondugèneTI àl’aidedeciseauxmoléculaires, lesscientifquesontdécoupéet enlevélemorceaud’ADN correspondantàTI.

Pourêtreprécis,ilsontretiréTI1etTI2,carilsontvuque TIétaitenfaitprésentdeuxfois,commesilarecetteavait étéphotocopiée.Ilestànoteraussiqu’ilsontutiliséle citrangepourcetteexpérience,etnonlecitronnier «lime»,carlatechniquen’estpasaupointchezce dernier,maislerésultatseraitsûrementlemême.Ilsont ensuiteobservélesplantesdépourvuesdeTI.

Jepariequelesépinesontdisparu!

Nonseulementellesontdisparu,maislerésultataété encoreplussurprenant!Desbranchesavecdesfeuilles sontapparues.

Alorslà,c'estbizarre...

C’estfascinant,tuveuxdire!Celametenlumièreun mécanismequicontrôlelatransformationd’unestructure enuneautre.

End’autrestermes,cetteexpériencemontreque,dansune situationnormale,lesépinesapparaissentgrâceàun signalquibloquelaformationdesbranches.

Cesignal,c'estTI!

Toutàfait,Samara!Pourrésumer,onarencontrétrois situationsdifférentes:

1.chezle citronnier épineux, TI1etTI2sont trèsactifs àl’aisselle desfeuilleset déclenchent lanaissance desépines.

2.chezle citronnier sansépines, TI1etTI2sont présents,maisleur actionesttropfaible pourformerdesépines.

Enrevanche,elleest suffsantepourbloquer ledéveloppementdes cellulesdel’aisselle.

3.Chezle citrange dépourvudeTI1etTI2, commeceluimodiféen laboratoireavecles ciseauxmoléculaires, lescellulesà l’aisselledesfeuilles changentdedestin etacquièrentune identitédebranche.

TI1 TI2

TI1 TI2

épine rien branche

Onnecomprendpasencoreleprocessusquiaconduitle citronnierdépourvud’épinesàproduiremoinsdeTI1et TI2,maisonsaitdésormaisqu’undosageminutieuxdans cette«recette»détermines’ilyauradesépines,rienou biendesbranchesàl’aisselledesfeuilles.

Ànoterqu’ilresteaussiàéclaircirpourquoilescitronniers peuventfabriquerdesépinesalorsqued’autresplantes, commel’arabette,n’ensontpascapablesbienqu’elles possèdentlemêmegèneetqu’ilestactifaumêmeendroit.

Pourmapart,jepréfère lesbullesauxépinespour accompagnermescitrons!

Desracinesquipoussent versleciel

Samara,cette petiteplanteque tuvoislàestla luzernetronquée. Ils’agitd’une cousinedela luzernecultivée, souventutilisée commealiment pourlebétail.

Elleestreconnaissableàsesjoliespetitesfleursjauneset àsesfruitsenformed’escargotrecouvertsdecrochets.Ils luipermettentdesefixersurlesanimauxdepassageet d’êtredispersésdanslanature…Ilyenapleindansnotre jardinetelleestpourlemoinstrèscollante!

Malinelaluzerne!Et trèscollante,eneffet!

Desscientifiquesdumonde entierutilisentlaluzerne commeplantemodèle, notammentpourcomprendre lefonctionnementdes symbioses.Ils’agit d’interactionsavecdes organismesmicroscopiques, commedeschampignonsou desbactéries,quisont bénéfiquespourlesdeux partenaires.Chezlaluzerne, lesracinespeuvent aménagerdesstructures spéciales,commedespetits salonsprivés,servantà accueillircespetites bestiolesetàéchangerdes composésnutritifsavecelles.

Génial!C'estdonnant-donnant!Jeferaisbienunesymbiose avecleframboisierquipousselà-basmoi!

Quellegourmande…Ilfautluidonnerquelquechoseen échangedesesframboises!

Jeluidonneraipleind'amour!

C’estunenouvelledéfinitiondelasymbiosequetunous proposeslà!Revenons-enàlatrouvailledontjevoulaiste parleretquin’arienàvoiraveclasymbiosed’ailleurs…

Uneéquipederechercheaméricainequiétudiecette planteafaituneobservationtrèssurprenanteetpourle moinsinattendue.Enfaisantpousserleursplantesdans despots,leschercheursonteulasurprisedevoirquechez l’uned’entreelleslesracinessortaientdelaterreet poussaientverslehaut!

Plantedeluzerne auxracinesanormales

lesracines poussentenl’air etsortentdupot.

Quoi?Ellespoussaientdanslamauvaisedirection?

Exactement!Incroyable,n’est-cepas?Ilsontdonccherché àidentifierleproblèmeàl’originedecephénomène.

Jepariequ'ilsontregardédansson « livrederecettes » !

Bienvu!Jetepasselesdétailstechniques,maispourfaire court,enanalysantl’ADNdelaplante,ilsontmontréqu’un gènenormalementactifdanslapointedesracinesétait défectueux.

Etc'estquoicegène?

Ilsl’ontappelé«NGR»,un raccourcipour« Negative Gravitropic Responseof roots»,cequiveutdireen français«racinesqui poussentàl’envers».

Etilsertàquoilui?

Làaussicefutuneautresurprise…Encherchantparmi touteslesinformationsdontilsdisposaient,notamment lesbasesdedonnéesgénomiques,qu’onpeutvoircomme degrandesbibliothèquesquicontiennentles«livresde recettes»decentainesd’organismesvivants,les chercheursontmontréquecegèneneressemblaitàrien decequ’onavaitdéjàétudié.

Donc,engros,ilsonttrouvé untrucnouveau,maisnesontpas capablesdedirecequec'est?

Ah,ah!C’estunbonrésumé!C’estlamagiedela recherche,tutrouvesparhasarddeschosesinconnueset ilfautparfoisdesdizainesd’annéesavantderecoller touteslespiècesdupuzzleetcomprendreunphénomène.

Celadit,ilyapeudedoutessurlefaitquecegènepermet lafabricationd’uncomposéessentielàlaperceptiondela gravité,vuqu’ilestactifdanslapointedesracines*.

Ahoui,jemesouviens!

Cettezonepermet

auxracinesdes'orienter danslesol...

Ilestsurprenantaussiqu’onn’aitpasidentifiécegène avantchezuneautreplante,commel’arabettepar exemple,quiestmieuxconnueetbienplussimpleà étudierquelaluzerne.

*Voir LaFabriquedesplantes,Tome1.

Pourélucidercemystère,lesscientifiquesontutilisédes outilsinformatiquesafinderechercherdansl’ADNde l’arabette(lefameux«livrederecettes»qu’onneprésente plus)sicertainsgènesétaientsimilairesàNGR…etaprès avoirbienfouillé,ilsenonttrouvétrois!

RecherchedugèneNGR

delaluzerneàl’arabette (en2étapespourfairesimple)

1.legèneNGRidentifé pourlapremièrefoischez laluzerneestutilisé commerequêtedans unerechercheinformatique chezd’autresplantes.

2.troisgènessimilaires àNGRsontidentifés dansl’ADNdel’arabette.

Troisfoislamêmerecette?Elleaétéphotocopiéecommecellede TIchezlecitronnier?

Ehoui!Ilestprobablequecegèneaétémultipliépendant l’évolutiondesplantespourseretrouverentroiscopies chezl’arabette.C’estpourcetteraisonqu’onn’étaitpas tombédessusavant,etsurtoutqu’onn’avaitpastrouvéde plantesd’arabetteavecdesracinesquipoussentversle haut.Eneffet,ilauraitfalluunhasardincroyablepourque lestroisgènesNGRsoientinactifsdansuneseuleetmême plante.

SionveutdéterminerlerôledestroisNGRchezl'arabette,on peutessayerdefabriquerdesmutants?

Excellenteidée,tucommencesàdevenirunevraie chercheuse!

Merci...Mêmesi j 'avouequeceshistoiresdemutants,çamefout toujoursunpeulafrousse!

Pasd’inquiétude.Lesmutantssontsimplementdes planteschezlesquellescertainsgènessontdevenus inactifsàcausedemodificationsdel’ADNqu’onappelle des«mutations».Celles-cipeuventd’ailleursêtre naturelles,apparaissantauhasarddanslanature,ou généréesartificiellementenlaboratoiregrâceàdesoutils spécifiques.C’estcequ’ontfaitleschercheursdanslecas présentavecdesciseauxmoléculaires.

Ilsontmontréquesi unseuloudeuxdes troisgènesNGRsont supprimés,les racinesdel’arabette poussent normalement.

Parcontre,silestrois gènessontretirés, alorsonobservele mêmephénomène

quechezlaluzerne: lesracinesressortent delaterreet poussentenl’air!

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